หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 มาแก้ปัญหากันเถอะ

อ้างอิงจาก : หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี (การออกแบบและเทคโนโลยี) ของ สสวท.
ประกอบด้วยเนื้อหา ดังนี้

1.  เทคโนโลยีในการจัดการสิ่งแวดล้อม
2. การวิเคราะห์สถานการณ์ปัญหา
3. การรวบรวมข้อมูลเพื่อแก้ปัญหา
จุดประสงค์ของบทเรียน
1. วิเคราะห์สถานการณ์ปัญหา และสรุปกรอบปัญหาได้
2. รวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวกับแนวทางการแก้ปัญหาได้

1.1 เทคโนโลยีในการจัดการสิ่งแวดล้อม

    ปัจจุบันมีการคิดค้นเทคโนโลยีต่าง ๆ มาใช้ในการแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อม เช่น การบำบัดน้ำเสีย การบำบัดมลพิษทางอากาศ การจัดการขยะมูลฝอย


รูป หุ่นยนต์ microbot (อ้างอิงค์ : https://stem.in.th)

เทคโนโลยีในการบำบัดน้ำเสีย

       โรงงานผลิตสินค้าประเภทอิเล็กทรอนิกส์และแบตเตอรี่ส่วนใหญ่จะปล่อยโลหะจำพวก ตะกั่วสารหนู แคดเมียม โดรเมียมที่เกิดจากกระบวนการผลิตออกมาสู่สิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นอันตรายต่อมนุษย์เมื่อสารเหล่านี้เข้าสู่ร่างกาย เช่น มะเร็งเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจ เกิดอาการทางระบบประสาท และเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม  โดยเฉพาะสัตว์น้ำจะได้รับสารพิษที่ปนเปื้อนมากับน้ำด้วย จึงได้มีการคิดค้นวิธีการกำจัดโลหะเหล่านั้นภายในโรงงาน

       หุ่นยนต์ขนาดเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์ หรือ microbot เป็นหุ่นยนต์ที่ใช่ในการดูดซับตะกั่วออกจากน้ำในการบำบัดน้ำเสียในโรงงาน โดยชั้นนอกสุดของหุ่นยนต์เป็นแกรฟีน (graphene) ที่ทำหน้าที่ดูดซับตะกั่วออกจากน้ำ นอกจากนี้หุ่นยนต์ตัวนี้ยังสามารถเคลื่อนที่ได้เองโดยเมื่อเติมไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (hydrogen peroxide) ลงในน้ำเสีย ทองคำขาวที่เป็นองค์ประกอบหนึ่งของหุ่นยนต์จะย่อยสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซต์ และปล่อยฟองขนาดเล็กออกมาทางด้านหลังสามารถดันหุ่นยนต์ให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าตามทิศทางที่ควบคุมโดยสนามแม่เหล็ก

เทคโนโลยีในการบำบัดมลพิษทางอากาศ

       ปัจจุบันมีเทคโนโลยีในการควบคุมสารปนเปื้อนจากแหล่งกำเนิดก่อนปล่อยออกสู่บรรยากาศ เพื่อลดปริมาณสารปนเปื้อนในบรรยากาศให้อยู่ในปริมาณที่ไม่ก่อให้เกิดอันตราย ยกตัวอย่างเช่น ไซโคลน (cyclone) เป็นเครื่องแยกอนุภาคสารปนเปื้อนออกจากกระแสอากาศ หรือกล่าวง่าย ๆ คือ เป็นเครื่องดักจับฝุ่นที่มีขนาดเล็กประมาณ 10-40 ไมครอน ออกจากอากาศ ทำให้ช่วยลดฝุ่นละอองในอากาศ โดยใช้แรงหนีศูนย์กลางหรือแรงเหวี่ยง ซึ่งเกิดจากการทำให้กระแสอากาศมีการหมุน อนุภาคถูกเหวี่ยงไปยังผนังของไซโคลนและเคลื่อนที่ลงถังพัก  วิธีนี้มักใช้ในโรงงานที่มีฝุ่นจากกระบวนการผลิตมาก เช่น โรงเลื่อยไม้ โรงงานผสมอาหารสัตว์ ขี้เถ้าแกลบ และฝุ่นละอองจากการขัดโลหะ

                   รูป ไซโคลนในโรงงานอุตสาหกรรมและระบบทำงานภายใน

เทคโนโลยีในการจัดการขยะมูลฝอย

    ขยะมูลฝอยที่เกิดขึ้นในแต่ละวันมีหลายประเภททั้งเศษอาหาร เศษพืชที่เหลือจากการทำเกษตรกรรม รวมทั้งขยะที่เกิดขึ้นตามชุมชน ไม่ว่าจะเป็นถุงพลาสติก กระดาษ แก้วภาชนะบรรจุสารเคมีต่าง ๆ เป็นต้น เพื่อให้ง่ายต่อการจัดการขยะมูลฝอยแต่ละประเภทด้วยเทคโนโลยีที่ต่างกันกรมควบคุมมลพิษจึงกำหนดวิธีการจำแนกขยะและการจัดการขยะในแต่ละประเภท ดังนี้

แผนภาพการจัดการขยะแต่ละประเภท

การผลิตไฟฟ้าจากบ่อฝังกลบขยะมูลฝอย

        ตัวอย่างเทคโนโลยีในการออกแบบบ่อฝังกลบ จะต้องมีวัสดุกันซึมรองที่กันหลุมก่อน เพื่อป้องกันไม่ให้ของเสียหรือน้ำชะจากของเสียซึมลงสู่ดิน โดยวัสดุกันซึมนั้นจะต้องมีสมบัติทนต่อการกัดกร่อนของน้ำชะมูลฝอย และสามารถรับแรงกดทับจากขยะมูลฝอยได้ดี นอกจากนี้ยังต้องมีระบบท่อระบายแก๊สจากใต้ดิน เพราะเมื่อขยะมูลฝอยทับถมกันเป็นเวลานานจะทำให้เกิดแก๊สมีเทนที่สามารถติดไฟได้ จึงต้องมีท่อระบายแก๊สออกมาจากใต้ดิน ทั้งนี้ยังสามารถนำแก๊สที่ได้ไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าได้อีกด้วย

1.2 การวิเคราะห์สถานการณ์ปัญหา

        การระบุปัญหาที่ชัดเจนเป็นพื้นฐานในการกำหนดวัตถุประสงค์เพื่อแก้ไขปัญหาให้สอดคล้องกับสภาพปัญหาที่แท้จริงซึ่งจะช่วยให้แก้ปัญหาได้ตรงจุด สามารถรวบรวมรายละเอียดของปัญหาได้ตรงประเด็น โดยเทคนิคหนึ่งที่นักเรียนสามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์สถานการณ์ปัญหาและช่วยให้ได้ข้อมูลที่นำไปสู่การกำหนดกรอบของปัญหา คือ การใช้คำถาม 5W1ซึ่งมีรายละเอียดแสดงดังตาราง

        ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นในโรงเรียนมีมากมายหลายปัญหา เช่น ปัญหาขยะที่มีผู้ทิ้งเป็นจำนวนมากจนล้นถัง ปัญหาน้ำเสียจากโรงอาหาร ปัญหาเศษอาหารในโรงอาหารมีกลิ่นเหม็น ซึ่งปัญหาต่าง ๆ เหล่านี้ต่างส่งผลกระทบต่อสุขภาพและความเป็นอยู่ของคนในโรงเรียนทั้งสิ้น หากพิจารณาถึงปัญหาต่าง ๆ เหล่านี้แล้วจะพบว่าปัญหาขยะ เป็นปัญหาที่โรงเรียนส่วนใหญ่พบเจอกันอยู่เป็นประจำ ดังนั้นในตัวอย่างต่อไปนี้จะนำเสนอการแก้ปัญหาเกี่ยวกับขยะดัวยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม
        แม้ว่าในโรงเรียนจะมีการรณรงค์ให้มีการแยกขยะก่อนทิ้งลงในถัง โดยทางโรงเรียนได้จัดเตรียมถังขยะแยกประเภทไว้แล้วแต่ก็ยังคงมีปัญหาขยะเกิดขึ้นในโรงเรียน เช่น ขยะมีมากจนล้นออกจากถัง


รูป ปัญหาขยะล้นถังในโรงเรียน
ตารางปัญหาและสาเหตุขยะในโรงเรียน

1.3 การรวบรวมข้อมูลเพื่อแก้ปัญหา

        เมื่อได้กรอบของปัญหาที่ต้องการจะแก้ไขแล้ว จากนั้นก็ต้องทำการวบรวมข้อมูลหรือแนวคิดที่เกี่ยวข้องเพื่อหาแนวทางในการแก้ปัญหาให้เหมาะสมที่สุด ก่อนรวบรวมข้อมูล ต้องมีกรกำหนดประเด็นในการรวบรวมข้อมูลก่อนว่าต้องการจะสืบค้นเรื่องใดบ้าง เพื่อประหยัดเวลาและช่วยให้การสืบค้นข้อมูลง่ายยิ่งขึ้น

ตัวอย่างประเด็นการรวบรวมข้อมูลจากสถานการณ์ปัญหาขยะล้นถังในโรงเรียน

        การรวบรวมข้อมูลสามารถทำได้หลายวิธี เช่น สืบค้นจากแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือในอินเทอร์เน็ต สำรวจจากสถานที่จริงการทดลองทางวิทยาศาสตร์ สอบถามจากผู้เชี่ยวชาญ สืบค้นจากเอกสาร บทความ งานวิจัย เพื่อนำข้อมูลเหล่านั้นมาพัฒนาต่อยอด หรือประยุกต์ให้สามารถแก้ปัญหาตามที่กำหนดไว้ได้

        การสืบค้นข้อมูลจากอินเทอร์เน็ตเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ตรงตามความต้องการ และประหยัดเวลา จะต้องระบุคำสำคัญ (keyword) ให้ชัดเจนและเฉพาะเจาะจง ตัวอย่างเช่น ต้องการสืบค้นหาวิธีการลดปริมาณขยะ

ตัวอย่างการการสืบค้นโดยใช้ คำสำคัญ (keyword)

        การสืบค้นข้อมูลจากอินเทอร์เน็ตต้องเลือกแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือ และหากนำข้อมูลมาจากเอกสาร บทความ บุคคลสถานที่ หรือสิ่งพิมพ์ต่าง ๆ ต้องมีการอ้างอิงแหล่งที่มาของข้อมูลให้ถูกต้องและชัดเจน

        การพิจารณาว่าแหล่งข้อมูลใดมีความน่าเชื่อถือ สามารถสังเกตได้จากชื่อผู้เขียนหรือหน่วยงานที่ปรากฏชัดเจน ระบุวันที่ในการเผยแพร่ข้อมูล และแสดงแหล่งที่มาของข้อมูล โดยแหล่งที่มาของข้อมูลหากเป็นหน่วยงานควรเป็นหน่วยงานที่รับผิดชอบในเรื่องนั้นโดยตรง หรือหากเป็นบุคคล ก็ควรเป็นผู้ที่มีความรู้ความเชี่ยวชาญและได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย และควรเปรียบเทียบข้อมูลที่สืบค้นมาจากหลายแหล่ง

        การรวบรวมข้อมูลเพื่อหาแนวทางการแก้ปัญหานั้นบางครั้งจำเป็นต้องใช้ความรู้จากหลากหลายศาสตร์ เพื่อให้ได้ข้อมูลเพียงพอต่อการแก้ปัญหา หากสังเกตการแก้ปัญหาต่าง ๆ ที่อยู่รอบตัวจะพบว่าต้องใช้ความรู้จากหลากหลายศาสตร์มาประกอบกัน จึงจะสามารถหาวิธีการแก้ปัญหาได้อย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น

        การทำฝนเทียมเพื่อแก้ปัญหาภัยแล้งนั้นจะต้องนำความรู้จากหลาย ๆ ศาสตร์มาใช้ร่วมกัน ตัวอย่างเช่นในขั้นตอนการทำให้เกิดก้อนเมฆเพื่อนำไปสู่การเกิดฝนนั้นจะต้องใช้ความรู้ทางเคมีในการนำเกลือโซเดียมคลอไรด์มาโปรยในอากาศเพื่อให้เกลือดูดซับไอน้ำ จากนั้นจึงกลั่นตัวเป็นเม็ดน้ำ แล้วรวมกันจนเกิดเป็นก้อนเมฆ และต้องใช้ความรู้ด้านอุตุนิยมวิทยาเพื่อตรวจสอบว่าทิศทางลมและสภาพของอากาศแบบใดที่เหมาะสมในการทำให้เกิดเมฆได้ง่ายที่สุด
วิธีบีบอัดขยะมีหลายวิิธี ตัวอย่าง เช่น
    วิธีที่ 1 ใช้หลักการของคานในการบีบอัดขยะ
    วิธีที่ 2 บีบอัดขยะด้วยกลไก scissors
    วิธีที่ 3 ใช้ระบบไฮดรอลิกในการบีบอัด

แนวทางการรวบรวมข้อมูลเพื่อหาวิธีลดขยะภายในโรงเรียน
1. สาเหตุที่ทำให้ขยะล้นถัง เนื่องจากถังขยะอยู่ใกล้กับโรงอาหาร เมื่อนักเรียนรับประทานอาหารเสร็จแล้วก็มักจะซื้อน้ำที่ใส่แก้วพลาสติกมานั่งดื่มบริเวณใกล้โรงอาหาร แล้วทิ้งแก้วพลาสติกลงในถังขยะที่อยู่ในบริเวณนั้นจนทำให้ขยะล้นถัง
2. ประเภทของขยะที่พบ คือ ขวดพลาสติกและแก้วน้ำพลาสติก
3. สำรวจพฤติกรรมการทิ้งขยะของนักเรียน พบว่าเมื่อถังขยะในบริเวณใกล้โรงอาหารเต็ม นักเรียนก็ยังคงทิ้งขยะลงในถังใบนั้น จึงทำให้มีขยะล้นออกมานอกถังเป็นจำนวนมาก

4. วิธีการลดปริมาณขยะ

    วิธีที่ 1 ออกมาตรการให้ร้านค้าและนักเรียนลดการใช้พลาสติก

        1)ให้ร้านค้าลดการใช้แก้วพลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวแล้วทั้งร้านค้าในโรงอาหารของโรงเรียนจะขาย  เครื่องดื่มโดยใช้แก้วน้ำพลาสติกแบบใช้แล้วทิ้ง เมื่อนักเรียนดื่มน้ำเสร็จแล้ว มักจะทิ้งแก้วน้ำพลาสติกเหล่านั้นไป ซึ่งเป็นสาเหตุของการเพิ่มขยะพลาสติกในโรงเรียน แนวทางหนึ่งในการช่วยลดขยะพลาสติกคือ การให้ร้านค้ายกเลิกการใช้แก้วน้ำพลาสติกชนิดที่ใช้ครั้งเดียวทิ้ง เปลี่ยนมาใช้แก้วน้ำชนิดที่สมารถล้างแล้วนำกลับมาใช้ใหม่ได้อีก โดยให้นักเรียนนำแก้วน้ำที่ใช้เสร็จแล้วมาคืนในบริเวณที่จัดไว้

        วิธีการนี้นอกจากจะช่วยลดขยะพลาสติกแล้ว ยังช่วยปลูกฝังวินัยการรักษาความสะอาดของนักเรียน ด้วยการช่วยกันเก็บภาชนะจากโต๊ะอาหารเมื่อรับประทานเสร็จ และไม่นำอาหารไปรับประทานนอกโรงอาหารหรือตามจุดต่าง ๆ ในบริเวณโรงเรียน

        2) ให้นักเรียนเลิกใช้หลอดพลาสติก เนื่องจากหลอดพลาสติกใช้ครั้งเดียวแล้วทิ้งจึงทำให้เกิดขยะมาก  ดังนั้นการออกมาตรการให้ยกเลิกการใช้หลอดพลาสติก แล้วให้นักเรียนเปลี่ยนพฤติกรรมดื่มน้ำจากแก้วแทนการดูดจากหลอดจะช่วยให้ลดขยะพลาสติกในโรงเรียนได้อีกทางหนึ่ง

        3) ให้นักเรียนนำแก้วส่วนตัวมาเอง เพื่อลดการใช้แก้วพลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวทิ้ง

    วิธีที่ 2 จัดทำแผ่นพับและโปสเตอร์ประชาสัมพันธ์เพื่อรณรงค์การลดปริมาณขยะ

        วิธีการนี้เป็นการให้ความรู้เรื่องขยะไม่ว่าจะเป็นประเภทของขยะ โทษของขยะที่มีต่อสุขภาพของคน สัตว์ และสิ่งแวดล้อมโดยรอบ เพื่อให้เกิดความตระหนักและปลูกจิตสำนึกในการลดปริมาณขยะ โดยรูปแบบของการรณรงค์ที่สามารถทำได้ง่ายในโรงเรียน เช่น การทำแผ่นโปสเตอร์ติดบริเวณที่มีการทิ้งขยะบ่อยๆ หรือบริเวณที่มีคนพลุกพล่าน

    วิธีที่ 3 จัดกิจกรรมธนาคารขยะรีไซเคิลในโรงเรียน

        ธนาคารขยะรีไซเคิล คือ รูปแบบหนึ่งในการส่งเสริมการคัดแยกขยะในโรงเรียน วิธีการของธนาคารขยะรีไซเคิลคือให้นักเรียนสมัครเป็นสมาชิกของธนาคารขยะ และนำขยะมาฝากที่ธนาคาร โดยมีเจ้าหน้าที่ของธนาคาร ทำการคัดแยกและชั่งน้ำหนักขยะและคำนวณเป็นเงินแล้วบันทึกลงสมุดคู่ฝากโดยใช้ราคาที่ทางโรงเรียนประสานกับร้านรับซื้อของเก่าเป็นเกณฑ์ในการกำหนดราคารายได้ของกิจกรรมมาจากผลต่างของราคาที่คณะทำงานของโรงเรียนกำหนด กับราคาที่สามารถขายให้กับร้านรับซื้อของเก่าซึ่งต้องมีการหักรายจ่ายอื่น ๆ ในการดำเนินงาน รายได้สามารถใช้เป็นทุนหมุนเวียนจัดตั้งเป็นกองทุน เพื่อใช้เป็นทุนการศึกษา และเฉลี่ยคืนให้กับนักเรียนที่สมัครเป็นสมาชิกของธนาคารขยะ

สรุปท้ายบท

        การวิเคราะห์สถานการณ์ปัญหา ทำให้ผู้แก้ปัญหาเข้าใจสาระสำคัญ ประเด็นหรือลักษณะที่สำคัญของปัญหารวมทั้งเงื่อนไขหรือข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปัญหา เมื่อนำข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์มาเขียนสรุปเป็นกรอบของปัญหาจะช่วยให้ปัญหานั้นมีความชัดเจนยิ่งขึ้น กรอบของปัญหานี้ถือเป็นสิ่งสำคัญที่จะกำหนดขอบเขตในการศึกษาหาแนวทางการแก้ปัญหาต่อไป

        การรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหา เป็นการมุ่งหาแนวทางหรือวิธีการที่จะนำมาใช้ในการแก้ปัญหาอย่างเหมาะสม ข้อมูลที่ต้องสืบคันอาจมาจากหลายศาสตร์ และมีวิธีการสืบค้นข้อมูลหลายวิธี แต่ไม่ว่าจะใช้วิธีการสืบค้นในรูปแบบใด ควรสืบค้นจากแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือ และต้องมีการอ้างอิงแหล่งที่มาของข้อมูลนั้นด้วย

Comments